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超聲波預防污垢的必要性

發布日期:2015-02-26 09:08:10

  污垢對冷熱交換設備的影響及清除

  冷熱交換設備(如換熱器、冷凝器、復水器、空壓機中冷器等)一般均采用冷卻循環水進行冷熱交換。但冷卻水大多數含有鈣、鎂離子和酸式碳酸鹽。當冷卻水流經金屬表面時,有碳酸鹽、碳酸鈣、碳酸鎂等物質的生成,這就產生了水垢。另外,溶解在冷卻水中的氧還會造成金屬腐蝕,形成鐵銹。由于水垢和銹垢的產生,會使換熱效率下降。嚴重時不得不在殼體外噴淋冷卻水,結垢嚴重時會堵塞管子,失去換熱作用。

  研究的數據顯示水垢沉積物對熱傳輸的損失影響巨大,隨著沉積物的增加會造成能源費用的加大。即使很薄的一層水垢就要增加設備中結垢部分40%以上的運行費用。保持冷卻通道中不含礦物沉積物可以很好的提高功效、節約能源、延長設備的使用壽命,同時節約生產時間和費用。

  例如熱電廠的凝汽器(又稱冷凝器),它是熱力發電汽輪機組的一個重要組成部分,其作用是將汽輪機排汽冷卻凝結成水,形成高度真空,使進入汽輪機的蒸汽能膨脹到遠低于大氣壓力而多做功。凝汽器工作性能的好壞直接影響整個機組的安全性和經濟性。凝汽器真空是表征凝汽器工作特性的主要指標,是影響汽輪機組安全經濟運行的主要因素之一。

  影響凝汽器真空的因素比較復雜,包括凝汽器傳熱特性、凝汽器熱負荷、銅管清潔率、冷卻水溫、冷卻水量、冷卻水系統的特性等。對于一臺已經投運的凝汽器,其冷卻面積、冷卻水量、凝汽器熱負荷等已基本固定,冷卻水系統的特性、冷卻方式、冷卻水溫也受到電廠的地理位置、季節氣候等因素限制。提高并維持較高的銅管清潔率是保持凝汽器真空高的最有效途徑。凝汽器銅管水側的臟污和結垢是導致凝汽器真空惡化的最主要最常見的原因。

  冷凝器結垢的六大危害

  1. 垢導致熱阻增大,影響傳熱效果,使排汽溫度升高,造成傳熱系數降低,凝汽器真空度降低。

  2. 使汽輪機組的經濟效益降低:真空降低使蒸汽的有效作功能力減小,會影響汽輪機組運行的經濟性。電站凝汽器一般運行經驗表明:凝汽器真空每下降1kPa,汽輪機汽耗會增加1.5%~2.5%;真空降低時會限制機組出力,嚴重時要停機清洗,影響汽輪機組的經濟效益。

  3. 威脅機組的安全運行:真空降低會使低壓缸、排汽缸溫度升高,引起汽輪機軸承中心偏移,嚴重時會增大汽輪機組的振動;當真空降低時,為保證機組出力不變,必須增加蒸汽流量,從而導致軸向推力增大,使軸承過負荷,影響汽輪機組的安全運行。

  4. 引起垢下腐蝕:沉積物垢下腐蝕是凝汽器銅管腐蝕的主要形態。沉積物造成銅管表面不同部位上的供氧差異和介質濃度差異,會導致局部腐蝕。銅被氧化生成的Cu2+ 及Cu+ 離子,會水解生成氧化亞銅,并使溶液局部酸化,加劇了腐蝕的發展,嚴重時造成針型腐蝕穿孔,導致銅管及管板泄漏,循環水進入凝結水(進入鍋爐用的軟化水),在無法預知的情況下,鍋爐給水品質變差,威脅著鍋爐及發電機組的安全運行,也直接影響發電廠的經濟效益。

  5. 降低凝汽器的使用效率:銅管內壁形成污垢的速度很快,根據文獻,凝汽器銅管清掃24h后,清潔系數從1.0變為0.692,實際傳熱系數由2.93kW/(m2·℃)降到1.98 kW/(m2·℃),致使排汽溫度從31.5℃上升到35.5℃。而0.1mm厚污垢的熱阻足以讓1mm厚的銅管的導熱熱阻被忽略不計。如此短的積垢時間和低的傳熱效率,將導致凝汽器長期處于低效率運行中。

  6. 改變設備的運行參數:水側污垢不僅使凝汽器清潔率下降和冷卻面積減少,增加了冷卻循環水系統的水流阻力,降低了冷卻水的流量,還增加了循環水的出口壓力和循環水泵的能耗。

  長期以來傳統的清洗方式如機械方法(刮、刷)、膠球清洗、高壓水、化學清洗(酸洗)等。在對設備清洗時出現很多問題:不能徹底清除水垢等沉積物,酸液對設備造成腐蝕形成漏洞,殘留的酸對材質產生二次腐蝕或垢下腐蝕,最終導致更換設備,此外,清洗廢液有毒,需要大量資金進行廢水處理。

  因此選用物理的方法防垢是最佳的選擇,而超聲波防垢是眾多物理防垢措施中最有效的方法。

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